Des équipes de chimistes de l'Université de Waterloo au Canada et de l'Université Ludwig-Maximilians de Munich (LMU) en Allemagne ont synthétisé un nouveau matériau ouvrant la voie aux batteries de pointe lithium-soufre.
Le futur de l'automobile électrique dépend en grande partie du développement de ces batteries. L'industrie place actuellement ses espoirs dans les batteries lithium-soufre, à très haute capacité de stockage. De plus, grâce à l'ajout d'atomes de soufre, celles-ci sont moins chères et moins toxiques que les accumulateurs lithium-ion conventionnels. Cependant, il existe encore quelques défis à résoudre avant de pouvoir intégrer les batteries lithium-soufre aux voitures. Par exemple, la vitesse et la quantité de cycles charge-décharge doivent être améliorées avant qu'elles puissent devenir une alternative réaliste aux batteries lithium-ion.
Différents types de batteries classiques du commerce Des "pores" de soufre
Les Professeurs Thomas Bein (LMU) et Linda Nazar (Waterloo Institute of Nanotechology) et leurs collègues ont réussi à produire un nouveau type de nanofibres, dont la structure hautement organisée et poreuse lui confère un rapport surface sur volume extrêmement élevé. Ainsi, un échantillon de ce nouveau matériau de la taille d'un morceau de sucre présente une surface équivalente à celle de sept courts de tennis. D'après l'un des chercheurs impliqués dans ces travaux, ceci permettrait d'augmenter l'efficacité du processus électrochimique au cours des cycles charge-décharge puisque la vitesse des réactions à l'interface entre les électrolytes et l'électrode de soufre -impliquant à la fois des électrons et des ions- dépend fortement de la surface totale disponible.
Une recette secrète
Une nouvelle recette et un procédé de synthèse habilement conçu sont les facteurs déterminants des propriétés du nouveau matériau. Afin de synthétiser les fibres de carbone, les chimistes commencent par préparer une matrice tubulaire de silice à partir de fibres disponibles dans le commerce mais non poreuses. Cette matrice est ensuite remplie d'une mixture spéciale de carbone, de dioxyde de silicone (SiO2) et d'agents de surface, ensuite chauffée à 900°C. Enfin, la matrice et le SiO2 sont retirés à l'eau-forte. Au cours de cette procédure, les nanotubes de carbone - et donc la taille des "pores" - diminuent mais de manière moins importante qu'en l'absence de la matrice, et les fibres en elles-mêmes sont alors plus stables.
D'après le Professeur Bein, les matériaux nano structurés ont un fort potentiel pour la conversion et le stockage efficaces de l'énergie électrique.